氧化石墨烯提高花生种子萌发率和幼苗耐盐性的生理机制

　　

摘要：

【目的】 氧化石墨烯（GO）作为一种新型碳纳米材料在现代农业中正迅速崭露头角。本研究结合生理指标和转录组学，探究GO对种子萌发和幼苗耐盐性的影响，拟为GO提高花生耐盐性提供理论依据，进而为利用GO增强植物耐盐性的应用提供科学支撑。【方法】 以花生品种青花7号（Q7）为研究对象，用200 mg·L^-1的GO进行种子处理，并开展花生种子萌发和幼苗耐盐性试验。通过明确种子萌发特性、幼苗生长特性、光合特性、抗氧化特性以及根系转录组学的变化规律，探究GO提高花生耐盐性的生理机制。【结果】 在种子萌发阶段，GO引发的种子表现出更高的露白率和发芽率。在幼苗生长阶段，在正常条件下，GO引发后花生的总根体积、根表面积、叶绿素a含量和叶绿素b含量分别较对照处理提高12.96%、12.59%、52.33%和25.19%，地上部和地下部干重较对照处理分别降低6.01%和17.82%。盐胁迫条件下，GO引发后花生植株株高、地上部干重、地下部干重、总根长和根表面积分别较对照处理显著提高30.67%、20.25%、27.70%、18.04%和17.78%；总叶绿素、叶绿素a含量、叶绿素b含量和最大光化学效率（Fv/Fm）分别较对照处理显著提高149.39%、126.27%、106.36%和18.26%，叶片气体交换参数中净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）分别提高66.69%、138.99%和173.39%。叶片相对含水量提高了83.32%；叶片中SOD和APX活性分别显著提高59.62%和104.70%，叶片胞间CO₂浓度（Ci）、相对电导率、丙二醛（MDA）含量和POD活性显著降低19.58%、14.73%、56.23%和72.87%。此外，在GO引发后，花生幼苗的差异表达基因与次生代谢、光合作用及碳氮代谢等密切相关。【结论】 GO促进了花生种子萌发和盐胁迫条件下花生幼苗生长，株高、根长和生物量显著提高。GO诱导了光保护机制，表现为Pn、Fv/Fm和叶绿素含量提高。同时，抗氧化酶活性在GO引发的花生叶片中显著增加，进而减少了MDA积累并降低了REC，维持了细胞质膜完整性。